超聲波探傷第6講(共45頁(yè))

1、PAGE PAGE 48第四章超聲波探傷方法和通用(tngyng)探傷技術(shù)超聲波探傷方法雖然很多,各種方法的操作也不盡相同,但它們?cè)谔綔y(cè)條件、耦合可與補(bǔ)償、儀器的調(diào)節(jié)、缺陷的定位、定量、定性等方面卻存在一些通用的技術(shù)問(wèn)題。掌握這些通用技術(shù)對(duì)于(duy)發(fā)現(xiàn)缺陷并正確評(píng)價(jià)是很重要的。4.1超聲波探傷方法(fngf)概述一、按原理分類(lèi)超聲波探傷方法按原理分類(lèi),可分為脈沖反射法、穿透法和共振法。1、脈沖反射法超聲波以持續(xù)極短的時(shí)間發(fā)射脈沖到被檢試件內(nèi),根據(jù)反射波的情況來(lái)檢測(cè)試件缺陷的方法,稱(chēng)為脈沖反射法。按照判斷缺陷情況的回波性質(zhì),脈沖反射法還可分為：(1)缺陷回波法根據(jù)儀器示波屏上顯示的缺陷探傷圖

2、形進(jìn)行判斷的探傷,稱(chēng)為缺陷回波法。該方法是反射法的基本方法。圖是缺陷(quxin)回波探傷法的基本原理。當(dāng)試件完好時(shí)，超聲波可順利(shnl)傳播到達(dá)底面，在底面光滑(gung hu)且與探測(cè)面平行的條件下,探傷圖形中只有表示發(fā)射脈的始波T及底面回波B兩個(gè)信號(hào)，表示缺陷的回波F。 (2)底面回波(hu b)高度法當(dāng)試件的材質(zhì)和厚度不變時(shí),底面回波高度應(yīng)是基本不變的。如果試件內(nèi)存在(cnzi)缺陷,底面回波高度會(huì)下降甚至消失,如圖所示。這種依據(jù)底面回波的高度變化判斷(pndun)試件缺陷情況的探傷方法,稱(chēng)為底面回波高度法。底面回波高度法的特點(diǎn)在于同樣投影大小的缺陷可以得到同樣的指示,而且不出現(xiàn)盲

3、區(qū),但是要求被探試件的探測(cè)面與底面平行,耦合條件一致。由于該方法檢出缺陷的靈敏度較低,因此,實(shí)用中很少作為一種獨(dú)立的探傷方法,而經(jīng)常作為一種輔助手段,配合缺陷回波法發(fā)現(xiàn)某些傾斜的和小而密集的缺陷。(3)底面多次回波法當(dāng)透入試件的超聲波能量較大,而試件厚度較小時(shí),在試件完好無(wú)缺陷的情況下,超聲波可在探測(cè)面與底面之間往復(fù)傳播多次,示波屏上出現(xiàn)多次底波。這種依據(jù)底面回波次數(shù),而判斷試件有無(wú)缺陷的方法,即為底面多次回波法。 底面多次回波法主要用于厚度不大的,形狀簡(jiǎn)單,探測(cè)面與底面平行(pngxng)的試件探傷,缺陷檢出的靈敏度低于缺陷二次回波法。2.穿透(chun tu)法穿透法是依據(jù)脈沖波或連續(xù)(l

4、inx)波穿透試件之后的能量變化來(lái)判斷缺陷情況的一種方法,如圖4.4所示。穿透法常采用兩個(gè)探頭,一個(gè)作發(fā)射用,一個(gè)作接收用,分別放置在試件的兩腳探頭進(jìn)行探測(cè),圖4.4(a)為無(wú)缺陷時(shí)的波形,因4.4(b )為有缺陷時(shí)的波形。 3.共振(gngzhn)法若聲波(頻率可調(diào)的連續(xù)波)在被檢工件內(nèi)傳播,當(dāng)試件的厚度為超聲波的半波長(zhǎng)或半波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí),由于入射波和反射波的相位相同,則引起共振,因而儀器可顯示出共振頻率點(diǎn),用相鄰的兩個(gè)(lin )共振頻率之差,由以下公式算出試件厚度。 式中：一一第n點(diǎn)的共振頻率； C一一被檢試件的聲速(shn s)；一一試件厚度。當(dāng)試件內(nèi)存在缺陷時(shí),將改變?cè)嚰墓舱耦l率。

5、依據(jù)試件的共振特性,來(lái)判斷缺陷情況的方法稱(chēng)為共振法。共振法常用于試件測(cè)厚。二、按波形(b xn)分類(lèi)根據(jù)探傷(tn shng)采用的波型,可分為以下幾種方法?？v波(zn b)法使用直探頭發(fā)射縱波,進(jìn)行探傷的方法,稱(chēng)為縱波法。此法常將波束垂直入射至試件探測(cè)面,以不變的波型和方向透入試件,所以又稱(chēng)為垂直入射法,簡(jiǎn)稱(chēng)垂直法。如圖4.5所示。 垂直法分為單晶探頭反射法、雙晶探頭反射法和穿透法。常用的是單晶探頭反射法,垂直法主要用于鑄造、鍛壓、軋材及其制品的探傷,該法對(duì)與探測(cè)面平行的缺陷檢出效果最佳,由于儀器盲區(qū)和分辨力的限制,只能發(fā)現(xiàn)試件內(nèi)部離探測(cè)面一定距離以外的缺陷。在同一介質(zhì)中傳播時(shí),縱波速度(s

6、d)大于其它波型的速度,穿透能力強(qiáng),晶界反射或散射的敏感性較差,所以可測(cè)試工件的厚度是所有波型中最大的,而且可用于粗晶材料的探傷。由于垂直法探傷時(shí),波型和傳播方向一般(ybn)不變,所以缺陷定位比較方便。2、橫波(hngb)法將縱波通過(guò)模塊、水等介質(zhì)傾斜入射至試件探測(cè)面,利用波型轉(zhuǎn)換得到橫波進(jìn)行探傷的方法,稱(chēng)為橫波法。由于透入試件的橫波束與探測(cè)面成銳角,所以又稱(chēng)斜射法. 此方法主要用于管材,焊縫的探傷。其它試件探傷時(shí),則作為一種有效的輔助手段,用以發(fā)現(xiàn)垂直探傷法不易發(fā)現(xiàn)的缺陷。3、表面波法使用表面波進(jìn)行探傷的方法,稱(chēng)為表面波法。這種方法主要用于表面光滑的試件。表面波波長(zhǎng)比橫波波長(zhǎng)還短，因此(y

7、nc)衰減也大于橫波。同時(shí)，它僅沿表面?zhèn)鞑?，?duì)于表面上的復(fù)層，油污，不光潔等，聲束反應(yīng)敏感，并被大量地衰減。利用此特點(diǎn)，觀察缺陷回波高度的變化,對(duì)缺陷定位。對(duì)各類(lèi)反射體波高度的試驗(yàn)表明：除了糟的回波與其深度成正比(僅在2倍波長(zhǎng)以?xún)?nèi)時(shí))外,其余缺陷回波與其大小沒(méi)有明顯的聯(lián)系,而且,球、圓槽等反射體直徑愈大,回波反而下降,對(duì)于與表面平行的平直(pn zh)缺陷,表面波幾乎無(wú)法發(fā)現(xiàn)。表面缺陷,有的可以用肉眼看出,有的用磁粉或滲透法檢測(cè)效果更好,所以表面波法的實(shí)際應(yīng)用,通常是那些己為其它部件(bjin)復(fù)蓋的部位,或肉眼不易檢測(cè)的深孔、內(nèi)腔等部件的表面缺陷檢查。4、板波法使用板波進(jìn)行探傷的方法,主要用

8、于薄板、薄壁管等形狀簡(jiǎn)單的試件探傷,板波充塞于整個(gè)試件,可以發(fā)現(xiàn)內(nèi)部的和表面的缺陷。但是檢出靈敏度除取決于儀器工作條件外,還取決于波的形式。三、按探頭(tn tu)數(shù)目分類(lèi)1、單探頭(tn tu)法使用一個(gè)探頭兼作發(fā)射和接收超聲波的探傷方法(fngf)稱(chēng)為單探頭法。單探頭法操作方便,大多數(shù)缺陷可以檢出,是目前最常用的一種方法。單探頭法探傷,對(duì)于與波束軸線垂直的片狀缺陷和立體型缺陷的檢出效果最好。與波束軸線平行的片狀缺陷,由于繞射現(xiàn)象而難以檢出,當(dāng)缺陷與波束軸線傾斜時(shí),則根據(jù)傾斜角度的大小,能夠收到部分回波或者因反射波束全部反射在探頭之外而無(wú)法檢出。2、雙探頭法使用兩個(gè)探頭進(jìn)行探傷的方法稱(chēng)為雙探

9、頭法。一個(gè)發(fā)射,個(gè)接收,主要為發(fā)現(xiàn)單探頭法難以檢出的缺陷,并提高測(cè)定缺陷大小、類(lèi)型的準(zhǔn)確程度。雙探頭法又可根據(jù)兩個(gè)探頭排列方式和工作方式作進(jìn)一步分類(lèi)。按排列(pili)方式分類(lèi)：并列(bngli)式：兩個(gè)探頭并列放置(fngzh),探傷前兩者作同步又同向地移動(dòng)。一般結(jié)構(gòu)的直探頭作并列放置時(shí),通常是一個(gè)探頭固定,另一個(gè)探頭移動(dòng),以便發(fā)現(xiàn)與探測(cè)面傾斜的缺陷,如圖4.7()所示。分割式探頭的原理,就是將兩個(gè)并列的探頭組合在一起,具有較高的分辨能力和信噪比,適用于薄試件、近表面缺陷粗晶材料的探傷。 (2)交叉(jioch)式：兩個(gè)(lin )探頭軸線交叉,兩線相交之點(diǎn)應(yīng)為要探測(cè)的部位,如圖4.7(b

10、)所示。此種探傷方法可用來(lái)發(fā)現(xiàn)與探測(cè)面垂直的片狀缺陷,在焊縫探傷中,常用來(lái)發(fā)現(xiàn)橫向缺陷。 (3)V型串列式：兩探頭相對(duì)放置(fngzh)在同一面上,一個(gè)探頭發(fā)射的聲波被缺陷反射,反射的回波剛好落在另一個(gè)探頭的入射點(diǎn)上,如圖4.7(c)所示。此種探傷方法主要用來(lái)發(fā)現(xiàn)與探測(cè)面平行的片狀缺陷。(4)K型串列式：兩探頭以相同的方向分別放置于試件的上下表面上,一個(gè)探頭發(fā)射的聲波被缺陷反射,反射的回波進(jìn)入另一個(gè)探頭,如圖4.7(d )所示。此種探傷(tn shng)方法主要用來(lái)發(fā)現(xiàn)與探測(cè)面垂直的片狀缺陷。(5) z串列式：兩探頭一前一后,以相同方向放置在同一表面上,一個(gè)探頭發(fā)射的聲波被缺陷反射的回波,經(jīng)底

11、面反射進(jìn)入另一個(gè)探頭,如圖4.7(C )所示。此種探傷方法用來(lái)發(fā)現(xiàn)與探測(cè)面垂直的片狀缺陷(如厚焊縫(hn fn)的中間未焊透)。兩個(gè)探頭在一個(gè)表面上移動(dòng),操作比較方便,是一種常用的探測(cè)方法。3、多探頭法使用兩個(gè)以上的探頭成對(duì)地組合在一起進(jìn)行探傷的方法,稱(chēng)為多探頭法。多探頭法的應(yīng)用,主要是通過(guò)(tnggu)增加聲束來(lái)提高探傷速度或發(fā)現(xiàn)各種取向的缺陷。通常應(yīng)由多通道儀器和自動(dòng)掃描裝置來(lái)配合。如圖4.8所示。四、按擦頭接觸方式(fngsh)分類(lèi)依據(jù)探傷(tn shng)時(shí)探頭與試件的接觸方式,可以分為以下幾種方法。1、直接接觸法探頭(tn tu)與試件探測(cè)面之間,涂有很薄的耦合劑層,因此可以看作為兩

12、者直接(zhji)接觸,這種探傷方法稱(chēng)為直接接觸法。此方法操作方便,探傷圖形較簡(jiǎn)單,判斷容易,檢出缺陷靈敏度高,是實(shí)際探傷中用(zhngyng)得最多的方法。但是,直接接觸法探傷的試件,要求探測(cè)面光潔度較高。2、液浸法將探頭和工件浸于液體中的探傷方法。此液體起耦合劑作用,若用水作耦合劑,則稱(chēng)為水浸法。液浸法探傷,探頭不直接接觸試件,所以此方法適用于表面粗糙的試件,探頭也不易磨損,耦合穩(wěn)定,探測(cè)結(jié)果重復(fù)性好,便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化探傷。液浸法的探傷方式按接觸類(lèi)型分類(lèi),(1)浸沒(méi)式被檢試件全部授沒(méi)于液體之中,適用于體積不大,形狀復(fù)雜的試件探傷,如圖4.9(a)所示。(2)局部水浸法把被檢試件的一部分浸設(shè)在

13、水中或被檢試件與探頭之間保持一定的水層而進(jìn)行探傷的方法,適用于大體積試件的探傷。局部(jb)水浸法又分為噴液式通水式和滿(mǎn)溢式。噴液式：超聲波通過(guò)(tnggu)以一定壓力噴射至探測(cè)表面的液流進(jìn)入試件,稱(chēng)為噴液式,如圖4.9（b）所示。 通水(tn shu)式：借助于一個(gè)(y )專(zhuān)用的有進(jìn)水、出水口的液罩,以使罩內(nèi)經(jīng)常保持一定容量的液體,這種方法稱(chēng)為通水式,如圖4.9(c)所示。滿(mǎn)溢(mn y)式：滿(mǎn)溢罩結(jié)構(gòu)與通水式相似,但只有進(jìn)水口,多余液體在罩的上部溢出,這種方法稱(chēng)為滿(mǎn)溢式,如圖4.9(d)所示。根據(jù)探頭與試件探測(cè)面之間液層的厚度,液浸法又可分為高液層法和低液層法。4.2儀器與探頭的選擇探測(cè)條

14、件的選擇一般是指儀器、探頭、耦合和掃描方式等方面的選擇。正確選擇探測(cè)條件對(duì)于有效地發(fā)現(xiàn)缺陷,并對(duì)缺陷定位、定量和定性是至關(guān)重要的。實(shí)際探傷中一般根據(jù)工件結(jié)構(gòu)形狀、加工工藝和技術(shù)要求來(lái)選擇探測(cè)條件。一、探傷儀的選擇(xunz)超聲波探傷儀是超聲波探傷的主要設(shè)備。目前國(guó)內(nèi)外探傷儀種類(lèi)繁多(fndu),性能各異,探傷前應(yīng)根據(jù)探測(cè)要求和現(xiàn)場(chǎng)條件來(lái)選擇探傷儀。一般根據(jù)以下情況來(lái)選擇儀器。1、對(duì)于定位要求高的情況,應(yīng)選擇(xunz)水平線性誤差小的儀器。2、對(duì)于定量要求高的情況,應(yīng)選擇垂直線性好,衰減器精度高的儀器。3、對(duì)于大型零件的探傷,應(yīng)選擇靈敏度余量高、信噪比高、功率大的儀器。4、為了有效地發(fā)現(xiàn)近表

15、面缺陷和區(qū)分相鄰缺陷,應(yīng)選擇盲區(qū)小、分辨力好的儀器。5、對(duì)于室外現(xiàn)場(chǎng)探傷,應(yīng)選擇重量輕,熒光屏亮度好,抗干擾能力強(qiáng)的攜帶式儀器。此外要求選擇性能穩(wěn)定,重復(fù)性好和可靠性好的儀器。二、探頭(tn tu)的選擇超聲波探傷中,超聲波的發(fā)射和接收(jishu)都是通過(guò)探頭來(lái)實(shí)現(xiàn)的。探頭的種類(lèi)很多,結(jié)構(gòu)型式也不一樣。探傷前應(yīng)根據(jù)被探對(duì)象的形狀、衰減和技術(shù)要求來(lái)選擇探頭。探頭的選擇包括探頭型式、頻率、晶片尺寸和斜探頭K值的選擇等。1、探頭(tn tu)型式的選擇常用的探頭型式有直探頭、斜探頭(橫波)、表面波探頭、雙晶(分割)探頭等。一般根據(jù)工件的形狀和可能出現(xiàn)缺陷的部位、方向等條件來(lái)選擇探頭的形式,使聲束軸

16、線盡量與缺陷垂直。直探頭只能發(fā)射和接收縱波,波束軸線垂直于探測(cè)面,主要用于探測(cè)與探測(cè)面平行的缺陷,如鍛件、鋼板中的夾層、折疊等缺陷。斜探頭是通過(guò)波形轉(zhuǎn)換來(lái)實(shí)現(xiàn)橫波探傷的。主要用于探測(cè)與探測(cè)面垂直或成一定角度的缺陷。如焊縫中的未焊透、夾渣、未溶合等缺陷。表面波探頭用于探測(cè)工件(gngjin)表面缺陷,雙晶探頭用于探測(cè)工件近表面缺陷(quxin)。聚焦探頭用于水浸探測(cè)管材或板材(bn ci)。2、探頭頻率的選擇超聲波探傷頻率在0.510MHz之間,選擇范圍大。一般選擇頻率時(shí)應(yīng)考慮以下因素。(1)由于波的繞射,使超聲波探傷靈敏度約為,因此提高頻率,有利于發(fā)現(xiàn)更小的缺陷。(2)頻率高,脈沖寬度小,分辨

17、力高。有利于區(qū)分相鄰缺陷。(3)由可知,頻率高,波長(zhǎng)短,則半擴(kuò)散角小,聲束指向性好,能量集中,有利于發(fā)現(xiàn)缺陷并對(duì)缺陷定位。(4)由N=可知,頻率高,波長(zhǎng)短,近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度大,對(duì)探傷不利,(5)由可知,頻率增加,衰減急劇增加。由以上分析可知,頻率的高低(god)對(duì)探傷有較大的影響。頻率高,靈敏度和分辨力高,指向性好,對(duì)探傷(tn shng)有利。但頻率高,近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度大,衰減大,又對(duì)探傷不利。實(shí)際探傷中要全面分析考慮各方面的因素,合理(hl)選擇頻率。一般在保證探傷靈敏度的前提下盡可能選用較低的頻率。對(duì)于晶粒較細(xì)的鍛件、軋制件和焊接件等,一般選用較高的頻率,常用2.55.0MHz。對(duì)于晶粒較粗大的鑄件

18、、奧氏體鋼等宜選用較低的頻率,常用。0.52.5MHz如果頻率過(guò)高,就會(huì)引起嚴(yán)重衰減,示波屏上出現(xiàn)林狀回波,信噪比下降,甚至無(wú)法判傷.3、探頭晶片尺寸的選擇探頭圓晶片尺寸一般為中1020mm,晶片大小對(duì)探傷也有一定的影響,選擇晶片的尺寸時(shí)要考慮以下因素。(1)由可知,晶片尺寸增加,半擴(kuò)散角減少,波束指向性變好,超聲波能量集中,對(duì)探傷有利。(2)由N=可知,晶片尺寸增加,近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度迅速增加,對(duì)探傷不利。(3)晶片尺寸大,輻射(fsh)的超聲波能量大,探頭未擴(kuò)散區(qū)掃查范圍大,遠(yuǎn)距離掃查范圍相對(duì)變小,發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)距離缺陷能力增強(qiáng)。以上分析說(shuō)明晶片大小對(duì)聲束指向性,近場(chǎng)區(qū)長(zhǎng)度,近距離掃查范圍和遠(yuǎn)距離缺陷檢出

19、能力有較大的影響。實(shí)際探傷中,探傷面積范圍大的工件(gngjin)時(shí),為了提高探傷效率宜選用大晶片探頭。探傷厚度大的工件時(shí),為了有效地發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的缺陷宜選用大晶片探頭。探傷小型工件時(shí),為了提高缺陷定位定量精度宜選用小晶片探頭。附表面(biomin)不太平整,曲率較大的工件時(shí),為了減少耦合損失宜選用小晶片探頭。4、橫波斜探頭K值的選擇在橫波探傷中,探頭的K值對(duì)探傷靈敏度、聲束軸線的方向,一次波的聲程(入射點(diǎn)至底面反射點(diǎn)的距離)有較大的影響。由圖1.35可知,對(duì)于用有機(jī)玻璃斜探頭探傷鋼工件, (K=0.84)左右時(shí),聲壓往復(fù)透射率最高,即探傷靈敏度最高。由K=可知,K值大, 大,一次波的聲程大。因

20、此在實(shí)際探傷中,當(dāng)工件厚度較小時(shí)，應(yīng)選用較大的K值,以便增加一次波的聲程,避免近場(chǎng)區(qū)探傷。當(dāng)工件厚度較大時(shí),應(yīng)選用較小的K值,以減少聲程過(guò)大引起的衰減,便于發(fā)現(xiàn)深度較大處的缺陷。在焊縫探傷中,還要保證主聲束能掃查整個(gè)焊縫截面。對(duì)于單面焊根部未焊透,還要考慮端角反射問(wèn)題,應(yīng)使K=0.71.5,因?yàn)镵1.5,端角反射率很低,容易引起漏檢。 4.3耦合與補(bǔ)償(bchng)超聲耦合是指超聲波在探測(cè)面上(min shn)的聲強(qiáng)透射率。聲強(qiáng)透射率高,超聲耦合好。為了提高耦合效果,在探頭與工件表面之間施加的一層透聲介質(zhì)稱(chēng)為耦合劑。耦合劑的作用在于排除探頭與工件表面之間的空氣,使超聲波能有效(yuxio)地傳

21、入工件,達(dá)到探傷的目的。此外耦合劑還起到減少摩擦的作用。一般耦合劑應(yīng)滿(mǎn)足以下要求：1.能潤(rùn)濕工件和探頭表面,流動(dòng)性、粘度和附著力適當(dāng),不難清洗。2.聲阻抗高,透聲性能好。3.來(lái)源廣,價(jià)格便宜。4.對(duì)工件無(wú)腐蝕,對(duì)人體無(wú)害,不污染環(huán)境。5.性能穩(wěn)定,不易變質(zhì),能長(zhǎng)期保存。超聲波探傷中常用耦合劑有機(jī)油、變壓器油、甘油(n yu)、水、水玻璃等。它們的聲阻抗如下：耦合劑 機(jī)油(jyu) 水 水玻璃 甘油ZKg/s 1.28 1.5 2.17 2.43 由此可見(jiàn),甘油聲阻抗高,耦合性能好,常用(chn yn)于一些重要工件的精確探傷。但價(jià)格較貴,對(duì)工件有腐蝕作用。水玻璃的聲阻抗較高,常用于表面粗糙的工

22、件探傷。但清洗不太方便,且對(duì)工件有腐蝕作用。水的來(lái)源廣,價(jià)格低,常用于水浸探傷,但易使工件生銹。機(jī)油和變壓器油粘度、流動(dòng)性、附著力適當(dāng),對(duì)工件無(wú)腐蝕、價(jià)格也不貴,因此是目前應(yīng)用最廣的耦合劑。 此外,近年來(lái)化學(xué)漿糊也常用來(lái)作耦合劑,耦合效果比較好。二、影響聲耦合的主要因素影響聲耦合的主要因素有：耦合層的厚度,耦合劑的聲阻抗,工件表面光潔度和工件表面形狀。1、耦合層厚度(hud)的影響如圖4.10所示,耦合層厚度對(duì)耦合有較大(jio d)的影響。當(dāng)耦合層厚度為的奇數(shù)倍時(shí),透聲效果差,耦合不好,反射回波低。這與聲強(qiáng)透射率公式1.25導(dǎo)出的結(jié)果(ji gu)是一致的。 2、表面(biomin)光潔度的

23、影響由圖4.11可知(k zh),工件表面光潔度對(duì)聲耦合有顯著的影響。對(duì)于同一耦合劑,表面光潔度低，耦合效果差,反射回波低。聲阻抗低的耦合劑,隨光潔度的降低,耦合效果低得更快。但光潔度也不必太高,因?yàn)楣鉂嵍忍?耦合效果無(wú)明顯增加,而且使探頭因吸附力大而移動(dòng)困難。一般(ybn)要求工件表面的光潔度在47之間。3、耦合劑聲阻擾(z ro)的影響由圖4.11還可以看出,耦合劑的聲阻抗對(duì)耦合效果也有較大的影響。對(duì)于同一探測(cè)面,即光潔度一定時(shí),耦合劑聲阻抗大,耦合效果好,反射回波(hu b)降低小。例如表面光潔度m時(shí),Z=2.4的甘油耦合回波比Z=1.5的水耦合回被高67dB。4、工件表面形狀的影響工

24、件表面形狀不同,耦合效果不一樣,其中平面耦合效果最好,凸曲面次之,凹面最差。因?yàn)槌Ｓ锰筋^表面為平面,與曲面接觸為點(diǎn)接觸或線接觸,聲強(qiáng)透射率低。特別是凹曲面,探頭中心不接觸,因此耦合效果更差。不同曲率半徑的耦合效果(xiogu)也不相同,曲率半徑大,耦合效果好。三、表面(biomin)耦合損耗的測(cè)定和補(bǔ)償在實(shí)際探傷中,當(dāng)調(diào)節(jié)探傷靈敏度用的試塊與工件表面光潔度、曲率半徑不同時(shí),往往(wngwng)由于工件耦合損耗大而使探傷靈敏度降低。為了彌補(bǔ)耦合損耗，必須增大儀器的輸出來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償。 1.耦合損耗的測(cè)定為了恰當(dāng)?shù)匮a(bǔ)償耦合損耗,應(yīng)首先測(cè)定工件與試塊表面耦合損耗的分貝差。一般測(cè)定耦合損耗差的方法為：在表

25、面耦合狀態(tài)不同,其他條件(如材質(zhì)、反射體、探頭和儀器等相同的工件和試塊上測(cè)定二者回波或穿透波高分貝差。下面以橫波斜探頭為例來(lái)說(shuō)一、二次波探傷時(shí)耦合損耗的測(cè)定方法。所謂一次波是指底面反射點(diǎn)至入射點(diǎn)的距離,二次波是指底面反射點(diǎn)至探測(cè)面反射點(diǎn)的距離,如圖4.13所示。一次被探傷又稱(chēng)直射法,二次被探傷又稱(chēng)一次反射法。一、二次被對(duì)應(yīng)的水平距離為一倍跨距,常用1S表示。首先制作兩塊材質(zhì)與工件相同、表面狀態(tài)不同的試塊。一塊為對(duì)比試塊、光潔度同試塊,另一塊為測(cè)定試塊,表面狀態(tài)同工件。分別在兩塊同深度處加工相同的長(zhǎng)橫孔反射體,然后(rnhu)將探頭分別置于兩試塊上,如圖4.12所示,測(cè)出二者長(zhǎng)橫孔回被高度的dB

26、差,此dB即為二者耦合損耗(snho)差。以上是一次波探傷時(shí)耦合損耗差的測(cè)定法。當(dāng)用二次波探傷時(shí),常用一發(fā)(yf)一收的雙探頭穿透法測(cè)定。當(dāng)工件與試塊厚度、底面光潔度相同時(shí),只需在同樣(tngyng)探測(cè)條件下用穿透法測(cè)定二者反射波高的dB即可。當(dāng)工件(gngjin)厚度小于試塊厚度時(shí),如圖4.13所示。圖中分別為工件上一倍跨距(1S)和兩倍跨距（2S）測(cè)試點(diǎn)的底面反射波高,R為試塊上一倍跨距（1S）測(cè)試點(diǎn)底面反射波高,在兩波峰之間連一直線,則用(衰減器測(cè)得的R與連接高度差dB即為二者的表面耦合差補(bǔ)償量。補(bǔ)償方法設(shè)測(cè)得的工件與試塊表面耦合差補(bǔ)償是為dB。具體補(bǔ)償方法如下： 先用衰減(shui

27、jin)器衰減dB,將探頭置于試塊上調(diào)(shn dio)好探傷靈敏度,然后再用衰減器增益dB (即減少(jinsho)dB衰減量),這時(shí)耦合損耗恰好得到補(bǔ)償,試塊和工件上相同反射體因波高度相同4.5缺陷(quxin)位置的測(cè)定超聲波探傷中缺陷位置的測(cè)定(cdng)是確定缺陷在工件中的位置,簡(jiǎn)稱(chēng)定位。一般可根據(jù)示波屏上缺陷波的水平刻度值與掃描速度來(lái)-對(duì)缺陷定位。一、縱波(zn b)(直探頭)探傷時(shí)缺陷定位儀器按1：n調(diào)節(jié)縱波掃描速度,缺陷波前沿所對(duì)的水平刻度值為、則缺陷至探頭的距隔為： （4.7）若探頭波束軸線不偏離,則缺陷正位于探頭中心軸線上。例如用縱波直探頭探傷某工件,儀器按1：2調(diào)節(jié)縱波掃

28、描速度,探傷中示披屏上水量平刻度值70處出現(xiàn)一缺陷波,那么此缺陷至探頭的距離為：270=140（mm） 二、表面波探傷時(shí)缺陷定位表面波探傷時(shí),缺陷位置的確定方法(fngf)基本同縱波.只是缺陷位于工件表面,并正對(duì)探頭中心軸線。例如表面波探傷某工件,儀器按1：1調(diào)節(jié)表面波掃描速度,探傷中在示波屏水平(shupng)刻度60處出現(xiàn)一缺陷波,則此缺陷至探頭前沿距離為：160=60 (mm) 三、橫波探傷平面時(shí)缺陷(quxin)定位橫波斜探頭探傷平面時(shí),波束軸線在探測(cè)面處發(fā)生折射,折射角隨探頭的K值(或入射角)而變化。工件中缺陷的位置由探頭的折射角和聲程確定或由缺陷的水平和垂直方向的投影來(lái)確定二由于橫

29、波掃描速度可按聲程、水平、深度來(lái)調(diào)節(jié),因此缺陷定位的方法也不一樣。下面分別加以介紹。1、按聲程調(diào)節(jié)掃描速度時(shí)儀器按聲程1：n調(diào)節(jié)橫波掃描速度,缺陷波水平刻度為。一次被探傷(tn shng)時(shí),如閣4.19(),缺陷(quxin)至入射點(diǎn)的聲程 ,則缺陷(quxin)在工件中的水平距離和深度為： （4.8） 二次波探傷(tn shng)時(shí),如圖4.19(b),缺陷至入射點(diǎn)的聲程,則缺陷(quxin)在工件中的水平距離,和深度(shnd)為： （4.9）式中：T一一工件厚度；一一探頭橫波折射角。2、按水平調(diào)節(jié)掃描速度時(shí)儀器按水平距離1：n調(diào)節(jié)橫波掃描速度,缺陷波的水平刻度值為,采用K值探頭探傷。一

30、次波探傷時(shí),缺陷在工件中的水平距離和深度為二次波探傷時(shí),缺陷在工件中的水平距離和深度為 例如用K2橫波斜探頭探傷(tn shng)厚度T=15mm的鋼板焊縫,儀器按水平1：1調(diào)節(jié)橫波掃描速度(sd),探傷中在水平刻度=45處出現(xiàn)一缺陷(quxin)波,求此缺陷的位置。由于KT=215=30,2KT=60,KT=452KT,因此可以判定此缺陷是二次波發(fā)現(xiàn)的。那么缺陷在工件中的水平距離和深度為: 45=45（mm） 15=7.5（mm） 3、按深度調(diào)節(jié)掃描速度時(shí)儀器深度1: n調(diào)節(jié)橫波掃描速度,缺陷波的水平刻度值為,采用K值探傷。一次波探傷時(shí),缺陷在工件中的水平距離和深度為： 二次波探傷時(shí),缺陷(

31、quxin)在工件中的水平距離和深度(shnd)為：例如用K1.5橫波斜探頭(tn tu)探傷厚度T=30mm的鋼板焊縫,儀器按深度1：1調(diào)節(jié)橫波掃描速度,探傷中在水平刻度40處出現(xiàn)一缺陷波,求此缺陷的位置。由于T2T,因此可以判定此缺陷是二次波發(fā)現(xiàn)的。缺陷在工件中的水平距和深度為：=1.5140=60（mm）=230140=20(mm) 四、橫波周向探測(cè)圓柱曲面時(shí)缺陷定位前面討論的是橫波探傷中探測(cè)面為平商時(shí)的缺陷定位問(wèn)題。當(dāng)橫波探測(cè)圓柱面時(shí)若沿軸向探測(cè),缺陷定位與平面相同；若沿周向探測(cè)，缺陷(quxin)定位則與平面不同。下面分外圓和內(nèi)壁探測(cè)兩種情況加以討論。外圓周(yunzhu)向探測(cè) 如圖4.20所示,外圓周(yunzhu)向探測(cè)圓柱曲面時(shí),缺陷的位置由深度H和弧長(zhǎng)來(lái)確定(qudng)，顯然H、與平板(pngbn)工件中缺陷的深度d和水平距離l是有較大差別的。圖4.20中AC=d (平板工件中缺陷深度)BC=dtg（平板工件中缺陷水平距離）AO=R,CO=R-d從而可得： 算出用K1.0探頭外圓周向探測(cè)中2388148(外圓壁厚)圓柱曲面時(shí)不同d值所對(duì)應(yīng)的H和z列于表4.1。從表4.1可以看出,當(dāng)探頭從圓柱(yunzh)曲面外壁作周向探測(cè)時(shí),孤長(zhǎng)總比水平距離l值大,但深度(shnd)H卻總比d值小。而且差值隨d值增加而增大。 內(nèi)壁周向探測(cè)(tnc)如圖4.21所